領(lǐng)悟教材設(shè)計意圖 著力發(fā)展核心素養(yǎng)
——以“曲線運(yùn)動”教學(xué)設(shè)計為例

張圣兵

（江蘇省通州高級中學(xué)，江蘇 通州 226300）

高中物理必修2第5章第1節(jié)“曲線運(yùn)動”，是學(xué)生從直線運(yùn)動過渡到曲線運(yùn)動學(xué)習(xí)的第一步，學(xué)生已經(jīng)對直線運(yùn)動的概念、怎么描述直線運(yùn)動，以及直線運(yùn)動的基本處理方法都有了很好的掌握.在此基礎(chǔ)上應(yīng)該怎樣建立起曲線運(yùn)動的概念，怎樣處理比直線運(yùn)動更加復(fù)雜的曲線運(yùn)動，筆者做了一些思考，現(xiàn)簡述如下.

1 分析新老教材編排意圖

相比于原教材（人教版2010年4月第3版），新教材（人教版2019年6月第1版）在曲線運(yùn)動的教學(xué)上做了很大的調(diào)整，首先是將原先的一章內(nèi)容（包括曲線運(yùn)動、拋體運(yùn)動、圓周運(yùn)動）拆解成2章（拋體運(yùn)動、圓周運(yùn)動）.這樣處理以后更加突出了高中物理學(xué)習(xí)中的兩類特殊的曲線運(yùn)動（類拋體及圓周）的各自不同的處理方法，并且減輕了章節(jié)學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)，給學(xué)生的學(xué)習(xí)設(shè)置了一個進(jìn)階性的臺階.學(xué)好了拋體運(yùn)動之后，可以歇口氣整理好再進(jìn)入下一章圓周運(yùn)動的學(xué)習(xí).而作為整個曲線運(yùn)動部分學(xué)習(xí)的第一節(jié)內(nèi)容“曲線運(yùn)動”的教學(xué)安排，新教材相對于老教材的變動也很大.新教材將老教材中的一節(jié)內(nèi)容也拆分成了兩節(jié)，第1節(jié)主要是建立起曲線運(yùn)動的概念，理解曲線運(yùn)動的特點(diǎn)和受力.而把曲線運(yùn)動的處理方法：運(yùn)動的合成與分解，設(shè)計成下一節(jié)內(nèi)容，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的臺階，使得知識體系的搭建更加的合理和順暢.

2 實(shí)現(xiàn)教材意圖的教學(xué)設(shè)計

（1）體驗(yàn)為先，建立感官基礎(chǔ).

對新知識能否建立一個良好的建構(gòu)，核心在于知識的獲取方式.物理概念的建立，如果可以建立在體驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，還是應(yīng)該體驗(yàn)為先.如何幫助學(xué)生建立好曲線運(yùn)動的概念？最重要的一點(diǎn)是：直接的真實(shí)的體驗(yàn).對此，筆者進(jìn)行了如下嘗試.

體驗(yàn)1.關(guān)于曲線運(yùn)動的軌跡.

請學(xué)生拿起自己手邊的某樣物品（橡皮、筆、紙團(tuán)等），斜向上方拋出，觀察軌跡的形狀，再請同學(xué)回想生活中類似的運(yùn)動軌跡是曲線的運(yùn)動，進(jìn)而直接得出曲線運(yùn)動的概念.這樣將課堂體驗(yàn)和生活體驗(yàn)相結(jié)合，使得曲線運(yùn)動的概念變得親切，使學(xué)生產(chǎn)生一種“原來它一直就在”的感覺.

體驗(yàn)2.關(guān)于曲線運(yùn)動的速度方向.

關(guān)于曲線運(yùn)動的速度方向的初步體驗(yàn)，書本給出了如圖1所示的兩種情景.對此我們可以設(shè)計兩步體驗(yàn).第一步，教師現(xiàn)場演示砂輪打磨鐵片實(shí)驗(yàn)，當(dāng)學(xué)生看到火星出來，伴隨著很尖銳的聲音，同時調(diào)動學(xué)生的聽覺和視覺，不僅可以直觀的看到鐵屑出射的方向，同時還會在視覺和聽覺方面產(chǎn)生很強(qiáng)烈的現(xiàn)場感的震撼，這不是視頻錄像所能替代的.第二步，給學(xué)生提供一個“鏈球”，用繩系住一個物體，然后請學(xué)生掄動物體，在恰當(dāng)?shù)奈恢盟Τ?，要求將物體投到講臺上.雖然還沒有學(xué)到曲線運(yùn)動速度方向的準(zhǔn)確描述，但是卻在不露痕跡地調(diào)動學(xué)生自己的模糊知識和身體感知能力，通過放手點(diǎn)的選擇，去驗(yàn)證自己關(guān)于曲線運(yùn)動的速度方向的認(rèn)識.

圖1

（2）巧妙設(shè)計，實(shí)現(xiàn)開放式科學(xué)探究.

在初步建立了關(guān)于曲線運(yùn)動的速度方向的感性認(rèn)識以后，需要學(xué)生探究出曲線運(yùn)動速度的準(zhǔn)確的方向，采用了常規(guī)的“留跡法”.這里采用了開放式的軌道設(shè)計，如圖2所示，利用兩段可彎折的鋼條，通過軸連在一起，實(shí)驗(yàn)時學(xué)生既可以分段應(yīng)用同一曲線軌道（將鋼條從轉(zhuǎn)軸位置向外彎曲），如圖3，進(jìn)而找到同一軌道上的不同位置處的速度方向；也可以自己隨意改變軌道形狀（鋼條比較軟，可以隨意彎折），增加探究的可能性和一般性.

圖2

圖3

探究曲線運(yùn)動的條件，即探究曲線運(yùn)動的受力特點(diǎn)時，教材上提供的實(shí)驗(yàn)是利用磁鐵提供引力來使小球拐彎.這種方法簡單直觀，非常好地幫助學(xué)生建立了物體之所以做曲線運(yùn)動，是因?yàn)槲矬w受到了跟速度不共線的力的作用.為了更加好地理解曲線運(yùn)動的物體受力方向是指向曲線的內(nèi)側(cè)這一特點(diǎn)，可以輔助以更加開放的探究環(huán)節(jié).如圖4，軌道由6塊可拆木板組成，在保證小球仍沿原軌道運(yùn)動的前提下，可以拿掉哪幾塊板？學(xué)生先進(jìn)行討論，再通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證自己的分析，當(dāng)學(xué)生小心翼翼地拿掉某塊木板，而小球依然如故的運(yùn)動時，如圖5，不但加強(qiáng)了他對曲線運(yùn)動受力的理解，更加激發(fā)了學(xué)生對自主科學(xué)探究的熱情.

圖4

圖5

（3）數(shù)理結(jié)合，注重科學(xué)思維.

圖6

圖7

（4）創(chuàng)設(shè)開放情境，解決實(shí)際問題.

基于將“物理技術(shù)應(yīng)用對自然和社會的影響，融入到科學(xué)技術(shù)社會環(huán)境相關(guān)內(nèi)容中”的新課標(biāo)要求，課堂中增加了為自行車設(shè)計擋泥板的任務(wù)：要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識為自行車后輪設(shè)計擋泥板，如圖8.學(xué)生先在紙上設(shè)計并進(jìn)行小組論證，然后在教師提供的自行車上去實(shí)踐設(shè)計.可以為學(xué)生提供大的水盆，將自行車置于水盆上方，學(xué)生在自己設(shè)定的位置加上擋泥板（小組合作，一學(xué)生用手拿著就可以），看能否擋住水，使之不甩到騎車人身上.這樣的開放的、真實(shí)的情境設(shè)計，可以使學(xué)生將所學(xué)知識和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的達(dá)成.

圖8

總之，這節(jié)課作為曲線運(yùn)動概念的建立課，既涉及核心素養(yǎng)的物理觀念養(yǎng)成方面，又涉及科學(xué)探究這一核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方面.課堂上一定要設(shè)法提供多渠道、多感官的真實(shí)的探究場景和體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生做真實(shí)的探究，突出科學(xué)本質(zhì)的教學(xué).